本文由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫（ID：ICVIEWS）綜合

最尖端邏輯制程從“三足鼎立”走向“四廠爭(zhēng)霸”，再進(jìn)一步。

日本半導(dǎo)體制造商Rapidus宣布啟動(dòng)2nm GAA晶體管的試制，并展示了其首塊2nm GAA晶圓。這也是最尖端邏輯制程從“三足鼎立”走向“四廠爭(zhēng)霸”道路上的關(guān)鍵里程碑。

去年12月， Rapidus在SEMICON Japen 2024上，展示了其與IBM合作在美國(guó)紐約州奧爾巴尼納米技術(shù)綜合體制造的 2nm GAA晶體管原型晶圓。今年2月，Rapidus社長(zhǎng)小池淳義透露，公司計(jì)劃在2025年4月1日啟動(dòng)2nm GAA制程試產(chǎn)，并于2025年6月向博通交付2nm芯片樣品，2027年在IIM-1開始量產(chǎn)2nm產(chǎn)品。

IIM-1是Rapidus位于北海道千歲市的2nm芯片工廠，2023年9月破土動(dòng)工。2024年12月，Rapidus接收首臺(tái)ASML EUV光刻機(jī)（重達(dá)71 噸），并完成四階段安裝，成為日本首家擁有量產(chǎn)用EUV設(shè)備的公司。同月，Rapidus會(huì)長(zhǎng)東哲郎在SEMICON Japan 2024展會(huì)上宣布，EUV 光刻設(shè)備于當(dāng)月開始交付，200余臺(tái)設(shè)備計(jì)劃在2025年3月底前全部到位。2025年3月底，IIM-1晶圓廠完成全部設(shè)備安裝，包括ASML EUV和DUV光刻系統(tǒng)，具備試生產(chǎn)條件。

值得一提的是，Rapidus選擇直接從40nm跳躍至2nm，這種跨越在半導(dǎo)體史上絕無僅有。技術(shù)來源依托三大支柱：與IBM合作獲得2nm技術(shù)基礎(chǔ)；聯(lián)合比利時(shí)IMEC獲取EUV光刻技術(shù)佳能、鎧俠開發(fā)的納米壓印技術(shù)作為“秘密武器”。

當(dāng)制程升級(jí)至2nm時(shí)，晶體管結(jié)構(gòu)從多年來一直使用的FinFET（鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管）轉(zhuǎn)變?yōu)镚AAFET（全環(huán)繞柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管）。這給制程迭代帶來了新的挑戰(zhàn)：如何實(shí)現(xiàn)多閾值電壓以使芯片在較低電壓下執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算。

由于2nm名義制程下N型和P型半導(dǎo)體通道之間的距離相當(dāng)狹窄，需要精確的光刻才能實(shí)現(xiàn)多閾值電壓，并且不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體性能產(chǎn)生巨大影響。然而，IBM和Rapidus引入了兩種不同的選擇性減少層（SLR）芯片構(gòu)建工藝，成功地達(dá)到了目標(biāo)效果。

IBM研究院高級(jí)技術(shù)人員Bao Ruqiang表示：“與上一代FinFET相比，Nanosheet納米片的結(jié)構(gòu)非常不同，而且可能更復(fù)雜。我們提出的新生產(chǎn)工藝比以前使用的方法更簡(jiǎn)單，我們認(rèn)為這將使我們的合作伙伴Rapidus更容易、更可靠地大規(guī)模使用2nm片技術(shù)來制造芯片?！?/p>

在市場(chǎng)定位上，東哲郎明確表示不會(huì)與臺(tái)積電正面競(jìng)爭(zhēng)大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)品，而是聚焦專用芯片市場(chǎng)，瞄準(zhǔn)機(jī)器人、自動(dòng)駕駛和遠(yuǎn)程醫(yī)療等新興領(lǐng)域。2025年6月，Rapidus宣布將基于西門子Calibre平臺(tái)開發(fā)專用設(shè)計(jì)套件，實(shí)現(xiàn)制造與設(shè)計(jì)的協(xié)同優(yōu)化（MFD）。Rapidus 社長(zhǎng)小池淳義指出，通過與西門子的合作，Rapidus 將推進(jìn)制造和設(shè)計(jì)的協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造協(xié)同優(yōu)化（DMCO）概念，大幅縮短2nm工藝的流片時(shí)間，為客戶提供更高效的服務(wù)。

在客戶拓展方面，除博通外，NVIDIA CEO黃仁勛在2024年11月暗示可能考慮Rapidus代工AI芯片。例外，日本AI企業(yè)Preferred Networks和Sakura Internet也將成為其客戶。

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